《2018版高中物理 第4章 探究闭合电路欧姆定律 4.4 电路中的能量转化与守恒课件 沪科版选修3-1》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2018版高中物理 第4章 探究闭合电路欧姆定律 4.4 电路中的能量转化与守恒课件 沪科版选修3-1（33页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第4章 学案4电路中的能量转化与守恒 目标定位1 理解电功 电功率的概念与公式并能进行相关计算 2 理解电功和电热 电功率与热功率的区别与联系 知道纯电阻电路 非纯电阻电路中热量的计算 3 明确闭合电路的效率与功率 会分析闭合电路电源的最大输出功率 内容索引 知识探究 达标检测 知识探究 1 一 电功和电功率 1 如图1所示 电路中电流为I 通电时间为t 那么在这段时间内通过这段电路的电荷量是多少 如果电路左 右两端的电势差是U 在电荷q从左端移到右端的过程中 静电力做的功是多少 答案 图1 ItIUt 2 电流做功的 快慢 与电流做功的 多少 是否相同 两者间有何关系 答案 不相同 电流做功
2、快 但做功不一定多 电流做功慢 但做功不一定少 电流做功的快慢用电功率表示 电流做功的多少用电功表示 电流做功的多少与做功的时间和做功的快慢有关 1 电流做了多少功 就有多少转化为其他形式的能 即电功等于电路中的减少量 2 电功的实质 电流通过一段电路所做的功 实质是力在这段电路中所做的功 3 电功的计算公式 W 单位 符号为J 常用单位 千瓦时 kW h 也称 度 1kW h J 电能 电能 电场 IUt 焦耳 3 6 106 4 电功率 内电流所做的功 它表示电流做功的 公式 P 单位 符号为 单位时间 快慢 IU 瓦特 W 例1一根电阻丝 通过2C的电荷量所消耗的电能是8J 若在相同的时
3、间内通过4C的电荷量 该电阻丝上所加电压和消耗的电能分别是A 4V 16JB 8V 16JC 4V 32JD 8V 32J 答案 解析 设电阻丝电阻为R 开始所加电压为U1 则W1 q1U1即8 2U1 故U1 4V 设后来所加电压为U2 产生的热量为W2 则 W2 q2U2 4 8J 32J 1 某一电路中只含有某一电器元件 即白炽灯 电动机 电炉 电容器 电熨斗 电饭锅 电解槽其中的一种 分析哪些属于纯电阻电路 哪些属于非纯电阻电路 二 焦耳定律 答案 纯电阻电路有 含白炽灯 电炉 电熨斗 电饭锅的电路 非纯电阻电路有 含电动机 电解槽 电容器的电路 2 在电流通过电炉时 能量是如何转化的
4、 在电流通过电动机时 能量又是如何转化的 答案 在电炉电路中 电流做的功即消耗的电能全部转化为电热 即W Q 在电动机电路中 电流做的功即消耗的电能除一部分转化为电热之外 大部分转化为机械能 即W Q E其他 此时W Q 1 焦耳定律 1 电流通过导体时产生的热量跟成正比 跟导体的及成正比 2 公式 Q 2 热功率 1 单位时间内电流通过导体发出的热叫做热功率 电流的平方 电阻 通电时间 I2Rt I2R 4 非纯电阻电路 含有或的电路称为非纯电阻电路 在非纯电阻电路中 电流做的功一部分转化为或 还有一小部分转化为内能 此时电功大于电热 W UIt Q E其他 Q I2Rt 电功率大于热功率
5、P UI P热 P其他 P热 I2R 内能 电动机 电解槽 机械能 化学能 小明家有电炉 日光灯 电视机 电脑 电吹风等用电器 小明查了所有用电器的电阻 它们电阻的总和为R 已知小明家所接电网电压为U 于是小明很快算出了他家用电器的总功率 P 小明这种算法正确吗 答案 例2 多选 用一个额定电压为220V的电热水器煮沸一壶水需要ts 如果不考虑电热水器的电热损失和电热丝电阻受温度的影响 那么A 当线路电压为110V时 煮沸一壶水需要2tsB 当线路电压为110V时 煮沸一壶水需要4tsC 当线路电压为55V时 煮沸一壶水需要4tsD 当线路电压为55V时 煮沸一壶水需要16ts 答案 解析 闭
6、合电路中 电源电动势为E 内 外电路的电阻分别是r和R 电路中的电流为I t时间内电源把多少其他形式的能转化为电能 外电路产生的热量是多少 内电路产生的热量是多少 三者之间有何关系 三 闭合电路中的能量转化与守恒 答案 EItI2RtI2rtEIt I2Rt I2rt 1 电源是把其他形式的能转化为能的装置 电源提供的能量一部分消耗在上 一部分消耗在上 转化为内能 2 能量关系 电源提供的能量等于内 外电路消耗的能量之和 即EIt U内It 功率关系 电源提供的电功率等于内 外电路消耗的电功率之和 即 EI U内I 3 对于外电路是纯电阻的电路 其能量关系和功率关系分别为 EIt I2rt E
7、I I2r 电 外电路 内电阻 U外It U外I I2Rt I2R 1 纯电阻电路中电源的输出功率与外电阻之间有怎样的关系 什么时候电源的输出功率最大 答案 电源的输出功率是指外电路消耗的功率 当外电路为纯电阻电路时 1 P出与外电阻R的函数关系图像如图所示 从图中看出当R r时 若R增大 P出增大 当R r时 若R增大 P出减小 2 电源的输出功率 2 电源的效率与外电阻有怎样的关系 输出功率最大时 电源的效率也最高吗 答案 例3 多选 如图2所示 一台电动机提着质量为m的物体 以速度v匀速上升 已知电动机线圈的电阻为R 电源电动势为E 通过电源的电流为I 当地重力加速度为g 忽略一切阻力及
8、导线电阻 则C 如果电动机转轴被卡住而停止转动 较短时间内电源消耗的功率将变大D 如果电动机转轴被卡住而停止转动 较短时间内电源消耗的功率将变小 答案 解析 图3 达标检测 2 1 功率P UI P I2R P 的区别 多选 关于三个公式P UI P I2R P 的适用范围 以下说法正确的是A 第一个公式普遍适用于求电功率 后两式普遍适用于求热功率B 在纯电阻电路中 三个公式既适用于求电功率 又适用于求热功率C 在非纯电阻电路中 第一个公式可适用于求电功率 第二个公式可用于求热功率 第三个公式没有意义D 由U IR可知 三个公式没有任何区别 它们表达相同的意义 所求P既是电功率也是热功率 1
9、2 3 4 答案 解析 首先要明确 欧姆定律U IR只适用于纯电阻电路 因此三个公式在纯电阻电路中没有区别 但在非纯电阻电路中它们互不相同 其次 P UI表示电功率 而P I2R表示热功率 因此 在纯电阻电路中 UI I2R 消耗的电能全部转化为内能 而在非纯电阻电路中 UI I2R 即消耗的电能只有部分转化为内能 1 2 3 4 2 非纯电阻电路与纯电阻电路的对比 多选 一台电动机的线圈电阻与一个电炉的电阻相同 都通过相同的电流 在相同时间内A 电炉放热与电动机放热相等B 电炉两端电压小于电动机两端电压C 电炉两端电压等于电动机两端电压D 电动机消耗的功率大于电炉消耗的功率 1 2 3 4
10、答案 解析 电炉属于纯电阻元件 电动机属于非纯电阻元件 对于电炉有 U IR 放热Q I2Rt 消耗功率P I2R 对于电动机有 U IR 放热Q I2Rt 消耗功率P UI I2R 3 非纯电阻电路的特点 多选 如图3所示 直流电动机线圈的电阻为R 当该电动机正常工作时 电动机两端电压为U 通过电动机的电流为I 则A 电动机内部的发热功率为I2RB 电动机的机械功率为IUC 电动机的总功率为IUD 电动机机械功率为IU I2R 1 2 3 4 答案 图3 4 闭合电路的功率和效率 电源的效率 定义为外电路电阻消耗的功率与电源的总功率之比 如图4所示 直线A为电源a的路端电压与电流的关系图线 直线B为电源b的路端电压与电流的关系图线 直线C为电阻R两端的电压与电流的关系图线 将这个电阻R分别接到a b两电源上 那么A R接到电源a上 电源的效率较低B R接到电源b上 电源的输出功率较大C R接到电源a上 电源的输出功率较大 电源效率较高D R接到电源b上 电源的输出功率较小 电源效率较高 1 2 3 4 图4 答案 解析 1 2 3 4 本课结束
